垃圾滲濾液處理現(xiàn)狀及新型技術(shù)的推廣

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垃圾滲濾液處理現(xiàn)狀分析及新型處理技術(shù)的推廣

作者： Alan Wang         上傳日期：2006年9月30日

摘要： 對垃圾滲濾液處理難點進行了分析，綜述了垃圾滲濾液國內(nèi)外處理現(xiàn)狀、處理工藝、應(yīng)用進展以及存在弊端，重點闡述了OFR新型專利技術(shù)處理垃圾滲濾液的原理、應(yīng)用范圍、技術(shù)優(yōu)勢及其推廣方向，提出OFR技術(shù)在高濃度有機廢水處理有特殊的效果，已成功應(yīng)用于國內(nèi)外多家企業(yè)，尤其在垃圾滲濾液前預(yù)處理和經(jīng)膜技術(shù)處理后的濃液處理方面有廣闊的應(yīng)用前景。?

關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液  濃縮液  氨氮

引言：近十幾年來國外學(xué)者就垃圾滲濾液的處理進行了大量的探索和研究，取得了一些成功經(jīng)驗，有的已用于工程實踐。我國在垃圾滲濾液的處理研究方面起步較晚、起點較低，有不少失敗的教訓(xùn)，但也獲得了一些寶貴的經(jīng)驗。由于滲濾液水質(zhì)水量的復(fù)雜多變住，目前尚無十分完善的處理工藝，大多根據(jù)不同填埋場的具體情況及其它經(jīng)濟技術(shù)要求采取有針對性的處理工藝。本文針對垃圾滲濾液處理的難點進行分析，通過與國內(nèi)外處理技術(shù)的對比，提出垃圾滲濾液最佳處理工藝。

1    垃圾滲濾液水量、水質(zhì)特性及處理難點

對滲濾液的水量、水質(zhì)特征的研究是滲濾液處理工藝選擇的必要前提。

1．1              滲濾液水量特性

（1）       水量變化大：垃圾填埋場產(chǎn)生的滲濾液量的大小受降雨量、蒸發(fā)量、地表徑流量、地下水入滲量、垃圾自身特性及填埋結(jié)構(gòu)等多種因素的影響。其中，最主要的是降水量。由于垃圾填埋場是一個敞開的作業(yè)系統(tǒng)，因此滲濾液的產(chǎn)量受氣候、季節(jié)的影響非常大。

（2）       水量難以預(yù)測：滲濾液的產(chǎn)生量受到多種因素的影響，要準(zhǔn)確預(yù)測滲濾液的產(chǎn)生量是非常困難的。

1．2              滲濾液的水質(zhì)特性

（1）       污染物種類繁多：滲濾液的污染成分包括有機物、無機離子和營養(yǎng)物質(zhì)。其中主要是氨、氮和各種溶解態(tài)的陽離子、重金屬、酚類、丹類、可溶性脂肪酸及其它有機污染物。

（2）       污染物濃度高，變化范圍大：在垃圾滲濾液的產(chǎn)生過程中，由于垃圾中原有的、以及垃圾降解后產(chǎn)生的污染物經(jīng)過溶解、洗淋等作用進入垃圾滲濾液中，以致垃圾滲濾液污染物濃度特別高，而且成分復(fù)雜。垃圾滲濾液的這一特性是其它污水無法比擬的，造成了處理和處理工藝選擇的難度大。

（3）       水質(zhì)變化大：垃圾成分對滲濾液的水質(zhì)影響大。不同的地區(qū)，生活垃圾的組成可能相差很大。相應(yīng)的滲濾液水質(zhì)也會有很大差異。垃圾滲濾液水質(zhì)因水量變化而變化，同時隨著填埋年限的增加，垃圾滲濾液污染物的組成及濃度也發(fā)生相應(yīng)的變化。

（4）       營養(yǎng)元素比例失衡：對于生化處理，污水中適宜的營養(yǎng)元素比例是BOD₅：N：P=100：5：1，而一般的垃圾滲濾液中的BOD₅/P大都大于300，與微生物所需的磷元素比例相差較大。

1．3              垃圾滲濾液處理難點

（1）       滲濾液高濃度氨氮問題：垃圾滲濾液氨氮濃度一般從數(shù)十到幾千mg/L不等。與城市污水相比，垃圾滲濾液的氨氮濃度高出數(shù)十至數(shù)百倍。一方面，由于高濃度的氨氮對生物處理系統(tǒng)有一定的抑制作用；另一方面，由于主濃度的氨氮造成滲濾液中的C/N比失調(diào)，生物脫氮難以進行，導(dǎo)致最下終出水難以達標(biāo)。   

（2）       滲濾液可生化性差的問題：一方面是指隨著填埋場時間的延長，滲濾液的生化性降低，在填埋后期，可生化性很差，BOD/COD值小于0.1，此時滲濾液俗稱老化滲濾液。另一方面是指在填埋初期，雖然填埋場的可生化性較好，但是靠生物處理很難將之處理至二級甚至一級標(biāo)準(zhǔn)以下，一般來講，滲濾液中的COD中將近有500～600mg/L無法用生物處理的方式處理。

2           國內(nèi)處理現(xiàn)狀及存在的弊端

2．1              處理現(xiàn)狀

我國衛(wèi)生填埋起步較晚，起初主要以氨吹脫+厭氧+好氧為主，運行成本較高（15～20元/噸），出水一般可達到垃圾滲濾液三級標(biāo)準(zhǔn)。

2000年以后，由于經(jīng)濟的飛速發(fā)展，新建的滲濾液處理廠一般遠離城區(qū)，滲濾液沒有條件排入城市污水管網(wǎng)，因此處理要求也相應(yīng)提高，一般需要處理到二級甚至一級排放標(biāo)準(zhǔn)。此時的滲濾液若僅靠生物處理無法達到處理要求，一般采取生物處理＋深度處理的方法。代表性的工程實例有廣州新豐、重慶長勝橋等。 廣州新豐滲濾液處理廠采用的是 UASB+SBR+反滲透處理工藝，處理規(guī)模為500 m³/d，工程投資約6000萬，處理成本約25元/m³。重慶長勝橋滲濾液處理廠采用的是反滲透的處理工藝，處理規(guī)模500m³/d，工程投資約3700萬，處理成本約10元/m³。北京市垃圾填埋場主要以反滲透為主，如下表：

北京市垃圾滲濾液主要處理情況

項 目 名 稱

處理規(guī)模

處 理 工 藝

達到

標(biāo)準(zhǔn)

處 理 單 位

北京阿蘇衛(wèi)垃圾填埋場

300噸/天

碟管式兩級反滲透

一級

北京天地人環(huán)?？萍加邢薰?/span>

北京安定垃圾填埋場

200噸/天

碟管式兩級反滲透+高壓

一級

北京天地人環(huán)保科技有限公司

北京北神樹垃圾填埋場

80噸/天

碟管式兩級反滲透+高壓

一級

北京天地人環(huán)?？萍加邢薰?/span>

北京高安屯垃圾填埋場

200噸/天

MBR＋NF＋RO膜法

一級

中國技術(shù)進出總公司

北京六里屯垃圾填埋場

三段法+1

一級

北京市肇麟環(huán)境技術(shù)開發(fā)公司

2．2 存在弊端

近年來膜生物反應(yīng)器在垃圾滲濾液處理中應(yīng)用越來越廣泛。但是由于垃圾滲濾液與一般生活污水有較大差異且不穩(wěn)定，致使此技術(shù)有發(fā)展過程中面臨著阻礙其推廣應(yīng)用的難題。主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）膜生物反應(yīng)器要根據(jù)不同的水質(zhì)及處理要求，用不同的膜及膜組件與各種好氧和厭氧生物廢水處理技術(shù)相結(jié)合，且處理能力和耐污能力需要進一步加強；

（2）目前中國內(nèi)外，尤其是在中國的經(jīng)濟發(fā)展水平、膜產(chǎn)品供應(yīng)狀況和規(guī)范設(shè)計要求的條件下，確定膜生物反應(yīng)器用于污水處理的最大經(jīng)濟流量是一個亟待解決的問題；

（3）膜成本高、壽命短、易受污染，是影響膜生物反應(yīng)器能否推廣應(yīng)用的重要因素；

（4）處理不徹底，膜處理產(chǎn)生的濃縮液還需進一步處理。

3  垃圾滲濾液新型處理技術(shù)

3.1 高新技術(shù)簡介

氧化絮凝復(fù)合床技術(shù)（Oxido-Floculation Reactor，簡稱OFR）屬廣東省科技廳“九五”科技攻關(guān)項目，榮獲國家發(fā)明專利（專利號：ZL02 1 14740.X）。是90年代朱教授在美國工作期間發(fā)現(xiàn)并進行了初步的研究?；貒笊钊胙芯坎⒂?span lang="EN-US">1998年發(fā)表了第一篇學(xué)術(shù)論文。2004年6月30日，經(jīng)國家科委廣東省科技廳鑒定，認為該技術(shù)成果已達到同類物理化學(xué)水處理技術(shù)的國際先進水平。該技術(shù)已成功地應(yīng)用于美國、日本、馬來西亞、新加坡、北京、上海、廣東、浙江、福建、四川、香港等地多家企業(yè)。具有明顯的環(huán)境效益與經(jīng)濟效益。OFR技術(shù)是目前世界上成本最低、效率最高、實用性最好的垃圾滲濾液處理技術(shù)，OFR+生化(+OR)聯(lián)合處理出水水質(zhì)穩(wěn)定，可達垃圾滲濾液一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 OFR作用原理

根據(jù)廢水中需要去除的污染物的種類和性質(zhì)，在兩個主電極之間充填高效、無毒而廉價的顆粒狀專用材料，催化劑及一些輔助劑，組成去除某種或某一類污染物最佳復(fù)合條件下，裝置內(nèi)便會產(chǎn)生一定數(shù)量的具極強氧化性能的羥基自由基（·OH）和新生態(tài)的混凝劑。這樣廢水中的污染物便會發(fā)生諸如催化氧化分解、混凝、吸附等作用，使廢水中的有機污染物迅速被去除。

3.3 OFR的應(yīng)用

    由我國科研人員自主研發(fā)的OFR污水處理技術(shù)以最廣泛的電能作OFR反應(yīng)物的激發(fā)能，以來源穩(wěn)定、性能優(yōu)良、無毒、穩(wěn)定的物質(zhì)作為OFR反應(yīng)的引發(fā)劑，以來源豐富、零成本的空氣（中的氧氣）作為反應(yīng)原料。集物化處理中氧化分解、混凝、吸附、絡(luò)合、置換、消毒于一體。該技術(shù)達到同類生物化學(xué)處理國際先進水平。

（1）處理效率高：

OFR處理垃圾滲濾液，單級OFR處理時間僅為30分鐘，單級COD去除率可達60%～70%，色度可大幅度下降，同時經(jīng)OFR處理后的出水可生化性大幅度提高，提高了后續(xù)生化系統(tǒng)的處理效率。OFR與生化技術(shù)聯(lián)合使用處理垃圾滲濾液，在實際運行中只需經(jīng)8～9小時，其CODCr值便可從4000～5000mg/L穩(wěn)定降至100mg/L以下；色度可由1000多（倍）降到50（倍）以下，出水澄清透明而且無臭味。

（2）適用范圍廣：

      在制藥廢水、線路板廢水、電鍍廢水、垃圾滲濾液、印染-染料廢水、化工廢水、皮革廢水、造紙廢水等高濃度有機廢水處理具有很好的廣普性，對多種有機物復(fù)合或混合的有機廢水(如煤焦油、苯類、酚類混合廢水)也有很好的處理效果。

（3）適應(yīng)性強：

     不受垃圾埋填場場齡(填埋時間)的限制,不受垃圾滲濾液水質(zhì)水量的影響。OFR技術(shù)可與多種物化、生化技術(shù)聯(lián)合使用，如OFR-RO反滲透聯(lián)用，OFR-生化聯(lián)用等都能達到良好的處理效果。還可用于處理膜技術(shù)所產(chǎn)生的濃縮液。

3.4 技術(shù)優(yōu)勢

（1）OFR與生化（簡單）系統(tǒng)聯(lián)用處理垃圾滲濾液即可達標(biāo)排放，投資和運行成本大大低于膜分離為主的處理技術(shù)；

（2）可用于現(xiàn)有或新建高濃度有機廢水工程的后續(xù)深度處理，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定；

（3）可用于現(xiàn)有或新建高濃度有機廢水工程生化前的預(yù)處理，大幅度提高廢水的可生化性；

（4）可用于處理膜技術(shù)產(chǎn)生的濃液；

（5）設(shè)備體積小，可移動性強，經(jīng)濟實用；

（6）OFR處理系統(tǒng)是在封閉電極板中快速進行，對外界環(huán)境影響較小。

3.5 工藝比較

項  目

生化+反滲透

OFR+生化

基本工藝流程

原水—調(diào)節(jié)—生化—反滲透

原水—OFR預(yù)處理——生化

處理原理

生化處理與反滲透相結(jié)合

OFR處理與生化相結(jié)合

進水水質(zhì)影響

抗沖擊負荷能力強，進水水質(zhì)對其影響較小。

不受水質(zhì)水量的影響，OFR出水可生化性好。

運行費用

12～18元/噸

約8～10元/噸

濃縮液處理

濃縮液回灌或燃燒處理，較徹底，對環(huán)境及填埋場運行影響較小。

濃縮液回灌或燃燒處理，較徹底，對環(huán)境及填埋場運行影響較小。

工藝運行比較

有較多的工程及運行經(jīng)驗，運行管理較為復(fù)雜。

自動化程度高，運行管理較為方便。

環(huán)境效益

滲濾液在生化階段會產(chǎn)生一定的有害氣體及臭味，對大氣環(huán)境有一定的影響。

滲濾液在OFR密閉電極板中快速進行，對外界無任何影響

處理效果

出水水質(zhì)不穩(wěn)定

出水水質(zhì)穩(wěn)定

經(jīng)濟效益

膜成本較高、易污染、壽命短

OFR成本較低、填料可連續(xù)使用

4 垃圾滲濾液處理工藝流程

OFR氧化絮凝復(fù)合床+氨氮吹脫處理新技術(shù)+生化（處理后水質(zhì)可達垃圾滲濾液一級排放標(biāo)準(zhǔn)）

（1）采用先進的氨氮吹脫新技術(shù)：

高濃度氨氮廢水采用吹脫工藝進行預(yù)處理，但是傳統(tǒng)吹脫方法效率較低，不能滿足需要，因而造成氨氮廢水不能達標(biāo)排放。高濃度氨氮吹脫處理的新工藝，氨氮從60000mg/L一次吹脫降至15mg/L`以下，適合無機、有機氨氮廢水及各類含酚、氰廢水的預(yù)處理。并能實現(xiàn)一次吹脫就可達標(biāo)排放，且對量大、濃度高的氨氣可進行回收再利用。
工藝基理：
      在廢水加催化劑將廢水中的銨（胺）鹽最大限度地轉(zhuǎn)化成游離氨，減少廢水中氨和其他混合氣體中氨的分壓，加快游離氨從剩余氨水中釋出的解吸過程和傳遞速率，使轉(zhuǎn)化的游離氨能夠快速充分地與水分離。  該催化劑有強氧化還原性，對廢水進行硝化與反硝化，使氨氮生成氮氣從水中逸出。有物理吹脫功能和化學(xué)氧化還原反應(yīng)，大大提高了氨氮去除率。
工藝技術(shù)特點：
     一次吹脫就可達標(biāo)排放，廢水量大、濃度高可進行回收利用。

●可用于含有酚、氰廢水的預(yù)處理    ●對COD也有較高的去除效率。

●處理成本低。

（2）采用OFR新型高難度有機廢水處理技術(shù)：

OFR處理垃圾滲濾液，單級OFR處理時間僅為30分鐘，單級COD去除率可達60%～70%，色度可大幅度下降，同時經(jīng)OFR處理后的出水可生化性大幅度提高，提高了后續(xù)生化系統(tǒng)的處理效率。OFR與生化技術(shù)聯(lián)合使用處理垃圾滲濾液，在實際運行中只需經(jīng)8～9小時，其CODCr值便可從4000～5000mg/L穩(wěn)定降至100mg/L以下；色度可由1000多（倍）降到50（倍）以下，出水澄清透明而且無臭味。

作用機理：

根據(jù)廢水中需要去除的污染物的種類和性質(zhì)，在兩個主電極之間充填高效、無毒而廉價的顆粒狀專用材料，催化劑及一些輔助劑，組成去除某種或某一類污染物最佳復(fù)合條件下，裝置內(nèi)便會產(chǎn)生一定數(shù)量的具極強氧化性能的羥基自由基（·OH）和新生態(tài)的混凝劑。這樣廢水中的污染物便會發(fā)生諸如催化氧化分解、混凝、吸附等作用，能有效降低水中的COD、SS、重金屬、色度、PH等。

工藝技術(shù)特點：

    在制藥廢水、線路板廢水、電鍍廢水、垃圾滲濾液、印染-染料廢水、化工廢水、皮革廢水、造紙廢水等高濃度有機廢水處理具有很好的廣普性，對多種有機物復(fù)合或混合的有機廢水(如煤焦油、苯類、酚類混合廢水)也有很好的處理效果。

●  不受垃圾埋填場場齡(填埋時間)的限制,不受垃圾滲濾液水質(zhì)水量的影響。OFR技術(shù)可與多種物化、生化技術(shù)聯(lián)合使用，如OFR-RO反滲透聯(lián)用，OFR-生化聯(lián)用等都能達到良好的處理效果。還可用于處理膜技術(shù)所產(chǎn)生的濃縮液。

● 投資和運行成本大大低于膜分離為主的處理技術(shù)；

● 系統(tǒng)是在封閉電極板中快速進行，對外界環(huán)境無任何影響；

● 處理后有機物最終產(chǎn)物為CO₂和水，無濃縮液產(chǎn)生。

 結(jié)論：近年來，膜技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用越來越廣泛。本文通過對垃圾滲濾液的水質(zhì)、水量特性及處理難點的分析，指出了膜處理技術(shù)所存在的弊端，并提出了新型的處理工藝。多項中試結(jié)果表明新型OFR技術(shù)處理垃圾滲濾液可使COD去除率達到90%，出水水質(zhì)穩(wěn)定且生化性明顯提高，并具有投資省、運行費用低、占地面積小、處理徹底等特點。在制藥廢水、線路板廢水、電鍍廢水、垃圾滲濾液、印染-染料廢水、化工廢水、皮革廢水、造紙廢水等高濃度有機廢水處理具有很好的廣普性，對多種有機物復(fù)合或混合的有機廢水(如煤焦油、苯類、酚類混合廢水)也有很好的處理效果。

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